木质素作为自然界中储量仅次于纤维素的可再生天然高分子,是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键连接且具有三维空间结构的聚合物,也是自然界含量最多的芳香族化合物,具有可生物降解性及生物相容性等优点。其中,木质素磺酸盐是一种水溶性木质素,为亚硫酸盐法制浆的副产物,是具有双亲性结构的表面活性剂,主要作为水泥减水剂及染料分散剂等低附加值产品进行应用。该研究基于其结构特点构建木质素磺酸盐基微纳米材料,并将其制备成超级电容器电极材料测试其电化学性能,为木质素磺酸盐的应用提供了一种新的途径,可实现其高值化转化及利用,同时有利于环境保护和生物资源的循环利用,符合可持续发展的目标,具有积极的理论与实际意义。该论文有效地利用木质素磺酸盐两亲性聚合物的结构特性,通过一种低能耗,绿色环保的自组装方法,制备木质素磺酸盐基微纳米材料;同时也利用木质素磺酸盐为分散剂和协同模版剂,制备果糖基碳微球并探究了其对果糖在水热条件下的组装过程及调控机制,主要研究结果如下:1.采用自下而上自组装的方法成功地将木质素磺酸盐转化为类石墨烯二维纳米材料。该方法利用木质素磺酸盐的两亲性特点,使其在水/丙酮两相溶剂中依靠分子间氢键和π-π键的相互作用通过自组装的方式得到表面光滑平整的木质素磺酸盐纳米片,片层厚度为18.78 nm左右。将该二维材料经高温碳化后即可得到木质素磺酸盐基类石墨烯材料,纳米片的厚度降低至1.2nm,同时该类石墨烯材料的晶格间距为0.36 nm,与石墨烯特征参数相符。此外,该材料还显示了优良的细胞相容性和电化学性质。将木质素磺酸盐纳米片通过真空抽滤自组装的方式成功制备出无需支撑物、不使用胶黏剂、超薄超轻的片层纳米木质素磺酸盐/石墨烯复合薄膜电极片。该复合薄膜电极片的比电容为120 mF/cm2,相较于纯石墨烯电极片其比电容提升了 6.67倍。2.基于自组装法在乙醇/水两相溶剂中成功地制备木质素磺酸盐棒状纳米材料,该棒状材料呈中间宽两头尖的纺锤型,长度在1-2μm之间,宽度为40.28nm左右。两相溶剂自组装制备过程中,棒状材料形貌与反应物底液的浓度有关,当初始木质素磺酸盐浓度达到5mg/mL时,棒状材料呈哑铃状,同时,对其自组装过程及机理进行了推测。3.以木质素磺酸盐和P123为模板剂,以果糖为碳源,利用水热碳化软模板法成功制备形貌可调控的Yolk-Shell果糖基微球。研究表明,木质素磺酸盐的加入是微球表面形成波纹状突起的决定因素。经高温碳化处理过后得到中空多孔的Yolk-Shell果糖基碳微球材料具有良好的电化学性能,比表面积为535.04 m2/g,孔容为0.26 cm3/g。电流密度为0.1 A/g时其比电容为96 F/g,能量密度为3.16 Wh/kg,功率密度为 28.06 W/kg。4.以木质素磺酸盐和F127为模板剂,以果糖为碳源,利用水热碳化软模板法成功地制备得到形貌可调控的果糖基微球。经高温碳化处理后得到含有大量微孔和介孔且表面粗糙的果糖基碳微球材料,其显示良好的电化学性能,比表面积为489.90 m2/g,孔容积为0.26 cm3/g,平均孔径为2.220nm。电流密度为0.1 A/g时其比电容为95 F/g,能量密度为3.22 Wh/kg,功率密度为28.45 W/kg。